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轻量化以铝合金材料替代成趋势

发布日期:2016-06-21 来源: 分享到:
 由于电动车发展、大气污染、材料循环利用等诸多问题,铝材替代正在成为汽车轻量化的解决方案之一。日前,记者走访了多家车企和专家学者,全面了解车用铝材替代的发展方向及趋势。

国内豪车悄然兴起铝材替代

10月21日,奇瑞路虎揽胜极光在常熟下线,这是奇瑞路虎第一款国产车型。奇瑞路虎焊接车间的一位工程师向现代快报记者表示,国产化揽胜极光主要在引擎盖上用铝材。

前不久,奇瑞路虎高管集体赴常熟当地铝制品上市公司——常铝股份考察,这被外界视为路虎正在寻找铝制品供应商,也开启路虎国产车型将使用全铝车身的想象空间。也有消息称,即将投产的捷豹XE车型有望采用全铝车身。

常铝股份董事会秘书孙连键表示,路虎和常铝在车辆用铝合金材料的业务正在洽谈,公司在这方面有技术储备。常铝股份一直给贝尔和法莱奥供应铝合金材料,他们用铝合金材料制造汽车零部件可以降低车身重量。

不仅是奇瑞路虎,奥迪很早就启动了“高度铝制轿车”项目,开始研发铝制轻型车身架构,并在奥迪A8车身上运用。由于铝材成本较高,所以目前大比例使用铝材的车型还集中在豪华车领域。

实际上,由于电动车发展、大气污染、材料循环利用等多方面的原因,铝材替代已经成为汽车轻量化发展趋势之一,如何使用铝材降低车身重量成为车企追求的方 向。以路虎第四代揽胜的全铝车身为例,全铝车身相对同等强度的钢结构车身轻180kg,加上内饰件和动力总成等部件,整车减重最多达到420kg,相当于 5名成年人的重量。

常铝股份董事会秘书孙连键分析,汽车轻量化会使铝合金在车辆上的运用更加广泛,车用铝材将是常铝股份未来重要的发展方向,目前车用铝材的业务占比为40%,以后会远远超过这个比重。

业绩也侧面印证了车用铝材行业的景气。常铝股份2014上半年报显示,汽车用铝合金箔 (专业术语为铝合金薄板)的营业收入同比增长39.32%,大大高于其他细分行业用铝增长,也高于公司工业用铝整体营收7.62%的增长。

铝制电动车最有希望普及

在北美,铝材替代已经走在全球前列,开始普及到高量产车。如果说特斯拉ModelS使用全铝车身设计还是富人的游戏,在今年初的底特律车展上,福特发布的2015款F-150车型则吹响了全铝材料普及的号角。

F-150是全球首款采用全铝车身的高量产车, 采用全铝车身后,整车重量将减轻317kg,燃油经济性有望提高15%~20%。据悉,F-150是福特旗下的经典皮卡,多年高踞美国的十大畅销车榜首。 F-150在北美售价3万美元左右,属中端车型。福特F-150采用全铝车身,标志着传统整车厂大规模用铝合金材料的开始,全铝车身开始向中端车普及。

目前最有希望普及的恰恰是电动汽车。在相同续航里程情况下,由于铝制电动车携带的电池重量小于钢制电动车,全铝车身比钢制车身需要的电池容量减少。尽管全铝车身成本较高,但由于节约电池成本,使全铝电动车具有价格优势。

技术难题尚待解决

虽然铝材应用越来越广泛,但很多车企在全铝车身探索过程中还是遇到了一些问题。常熟奇瑞路虎的焊接车间工程师告诉记者,车用合金铝材要求更高的焊接技术,点焊容易使铝变形,多数采用铆焊,这会增加成本。

这位工程师表示,全铝车身一般使用铆接和胶合工艺拼装,铝合金材料本身并不适合传统焊接工业。由于铝合金材料对热较敏感,如果使用传统焊接工艺连接车身部件,会存在材料强度下降的问题,而且由于受热易变形。

10月中旬,记者参观一汽大众长春的第二轿车厂,在测量技术中心看到一辆奥迪A8正在做车身匹配检测,而奥迪A8的车身很早就应用了铝制轻型车身架构。巧合的是,一汽大众现场工程师正好拿这辆车解释匹配检测,“这辆车左前门上沿出现了肉眼不易察觉的凹陷,在做车身匹配检测时才发现,我们猜测可能是铝材塑 形较钢材稍差造成的”。

专家观点

铝合金全面替代是系统工程

南京航天航空大学先进材料与成形技术研究所所长、美国福特汽车公司特聘教授陶杰则认为,如果铝合金全面替代,则对车辆零部件结构设计以及车辆整体安全性 设计提出了更高的要求;同时,厂商原先的焊接生产线就要全面改造,这些问题都是系统工程问题。铝合金的大量使用,可能更适合于全新生产线的中高端车型。

陶教授认为,铝合金只是汽车轻量化的方式之一。汽车轻量化还可以通过另外两个方式解决,其一是结构优化和轻量化设计;其二是复合材料的应用,比如纤维增强复合材料等。

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